Superjordar söktes vid metallfattiga stjärnor

 

Bild wikipedia. Två tänkbara superjordar, med Jorden som jämförelse (till höger).

En superjord är en exoplanet (gasplanet) vars massa är större än Jordens, men mindre än solsystemets mindre gasjättar Uranus och Neptunus.

I en ny studie ger astronomer vid Ohio State University bevis på gränserna av hur och var  planeter  kan bildas och man har funnit att planeter som är större än jorden  har svårt för  att bildas i närheten av stjärnor med lågt metallinnehåll.

Med solen som baslinje kan astronomer mäta när en stjärna bildades genom att bestämma dess metallinnehåll eller nivån av tunga grundämnen som finns i solen. Metallrika stjärnor eller nebulosor bildades relativt nyligen, medan metallfattiga objekt  fanns under det tidiga universum.

Tidigare studier har visat ett svagt samband mellan metallinnehåll och planetbildning och man har noterat att när en stjärnas metallinnehåll minskar, minskar också planetbildning för vissa planetpopulationer, så kallade superjordar. Ändå är detta arbete det första som observerar och visar riktigheten i detta, att nuvarande teorier stämmer. Det är betydligt ovanligare att det bildas superjordar nära metallfattiga stjärnor än metallrika stjärnor vilket tyder på en strikt gräns för de förhållanden som krävs för att en sådan ska bildas, beskriver huvudförfattaren till studien  Kiersten Boley nybliven doktor i astronomi vid Ohio State University.

När stjärnor cirkulerar genom historien och åldras  och slutar som  supernovor bildas nya slag av metaller som berikar den omgivande rymden. Metaller som ex järn då bildas planeter som är metallrika som Jorden. Men även för stjärnor med lägre metallinnehåll trodde man allmänt att antalet planeter till viss del kunde bildas inom, beskriver Boley.

Andra studier har föreslagit att planetbildningen i Vintergatan borde börja när stjärnor finns mellan negativ metallinnehåll på 2,5 och minus 0,5 men hittills har den teorin varit obevisad.

För att testa denna teori utvecklade och sökte teamet igenom en katalog med 10 000 av de mest metallfattiga stjärnorna som observerats av NASA:s TESS-uppdrag (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Om det hade varit korrekt, skulle en extrapolering av kända trender för att söka efter små, kortperiodiska planeter runt ett område med 85 000 metallfattiga stjärnor ha lett dem till att upptäcka cirka 68 superjordar.

Förvånansvärt nog upptäckte forskarna i detta arbete inga alls, beskriver Boley.  Forskare sätter nu en tidsram under vilken metallinnehåll var för lågt för att planeter skulle kunna bildas vilken sträcker sig till ungefär halva universums ålder. Det innebär att superjordar inte bildades tidigt i universums historia. " Sju miljarder år bakåt i tiden är förmodligen den perfekta punkten där vi börjar se en början till superjordbildning", säger Boley.

Studien är publicerad i The Astronomical Journal.

De första stjärnorna och galaxerna bestod av nästan enbart väte och helium. När de åldrats och exploderat uppkom  fler metaller som blev grunden till nya slags stjärnor som vår sol ex. Det började nu bildas planeter av överbliven gas från tidigare stjärnors rester som innehöll järn mm. Vi ska komma ihåg att i kosmologin anses även helium och väte som metaller. Dessa två grundämnen var de som nästan var ensamma i tidens början och som de första metallfattiga stjärnorna bestod av.

Tre så kallade superjordar funna runt stjärnan HD 48498

 

Astronomer har upptäckt tre potentiella "superjordar" som kretsar kring en relativt närliggande orange dvärgstjärna. Detta banbrytande fynd gjordes av ett internationellt forskarlag under ledning av Dr Shweta Dalal från University of Exeter.

Exoplaneterna kretsar kring stjärnan HD 48498. Dess omloppsbanor runt sin sol  är på 7, 38 respek151 jorddagar. Att uppmärksamma är att den yttersta exoplaneten befinner sig i den livsvänliga zonen av sin sol där förhållandena är sådana att flytande vatten kan finnas. Denna region, som ofta kallas Guldlockszonen, anses vara idealisk för att potentiellt stödja liv.

Forskarna betonar vikten av  upptäckten av solsystemet och noterar att denna orange stjärna är något lik vår sol och representerar det närmaste planetsystemet till oss som kan hysa en superjord i den beboeliga zonen runt en solliknande stjärna.

Dessa potentiella så kallade superjordar är planeter med en massa större än jorden men betydligt mindre än vårt solsystems isjättar Uranus och Neptunus. Superjordarna identifierades genom HARPS-N Rocky Planet Search-programmet. Under ett decennium samlade teamet in nästan 190 radialhastighetsmätningar med hög precision med hjälp av spektrografen HARPS-N. 

Studien där dessa resultat beskrivs  publicerades  i tidskriften MNRAS den 24 juni 2024.

Bild https://news.exeter.ac.uk/ Konstnärligt intryck av planetsystem HD48948 som ligger på ett avstånd av 55 ljusår från jorden. Rymdfarkosten Voyager 1 skulle med sin nuvarande hastighet ta nästan en miljon år för att nå HD48948. Bild: Soumita Samanta (https://www.soumitasamanta.com)

Planeter av ett slag vi inte har i vårt solsystem finns därute ”safirplaneter”.

En ny studie visar att det finns ett slags planeter kallade Super-jordar troligen glittrande av rubiner och safirer.


Forskare har upptäckt dessa världar runt andra stjärnor vilka är en klass av planeter vi inte har i vårt solsystem. Exoplaneter som är steniga (fasta) men har  upp till 10-20 gånger mindre  massa än stenplaneterna här  där Jorden är störst av dessa i vårt solsystem. De större planeterna i vårt solsystem är gasplaneter. 


Stenplaneter av det slag vi funnit därute finns inte i vårt solsystem. Men de verkar ha bildats nära sin sol och är troligen till stor del innehållande både safirer och rubiner på grund av att ha bildats i en extremt varm miljö.


”Vi har genom rapporten visat att mångfalden av planeter superjordar i synnerhet kan vara mycket större än man tidigare trott”, säger författaren Caroline Dorn, en av exoplanetforskarna vid universitetet i Zürich i Schweiz.


Forskare har ofta tänkt på superjordar som rika på järn, likt jorden, säger  Dorn och fortsätter ”dessa skulle då ha bildats i de kalla delarna av de protoplanetära skivor som fanns vid solsystems bildande vilket även skett med Merkurius, Venus, Jorden och Mars.


Dorn och hennes kollegor säger dock att denna nya typ av stora safirrika superjordar är laddade med kalcium och aluminium, samt mineralrik på dessa element, inklusive safirer och rubiner. Dessa planeter skulle därför ha bildats i de varmare delarna av de protoplanetära skivorna (mycket nära sin sol). Forskarna har räknat ut att denna nya klass av superjordar bör vara 10 till 20 procent mindre täta än Jorden.


Superjordar som vi vet om och vilka Dorn och hennes kollegor undersökt är superjordarna 55 Cancri e, HD 219134 b och WASP-47 e vilka i tidigare arbete redan antagits ha en ovanligt låg tätheter.


 En potentiell förklaring för dessa låga övergripande tätheter har tidigare varit att de har tjock atmosfär. Men detta har omtolkats eftersom planeterna kretsar nära sina stjärnor så nära att de är utomordentligt varma vilket gör det sannolikt att någon tjock atmosfär om den funnits skulle ha avdunstat bort för länge sedan.


Bilden är en illustration av 55 Cancri e

Superjordar kan vara som fängelser för de eventuella levande varelser som finns där.

Kepler-69c är en planet vilken finns som en av planeterna omkring Kepler 69 en sol något mindre än vår sol i riktning mot stjärnbilden Svanen. Här finns två planeter varav en ligger i den beboeliga zonen runt sin sol.  Kepler 69-c en planet ca 70 % större än Jorden och har därför fått namnet superjord på grund av sin storlek.

  Här kan finnas intelligent liv likt det kan finnas på andra planeter som finns på rätt avstånd från sin sol. Men inget bevisar det.

Vad som är intressant är att planeter med denna storlek och större kan vara som fängelser för innevånarna. Detta då en resa från planeten inte kan göras utan en försvarlig mängd energilast om de ska resa upp i  rymden.

En apolloraket från Kepler-89-c skulle behöva en energilast (raketbränsle) av 440 000 ton där 400 000 ton skulle behöva vara raketbränsle för att kunna slita sig från planetens dragningskraft.

Detta låter otroligt. Men vi ska ha i åtanke att det kan finnas andra sätt att driva raketer än våra jordiska. Kanske det kan finnas sätt att upphäva dragningskraften och därmed gravitation och den vägen enkelt lyfta. Ingen vet om någon intelligens lyckats med det därute eller om vi själva en gång lyckas hitta den lösningen.

Men som vi ser det med den kunskap vi har idag är superjordars innevånare nästan säkert bundna på sina ytor däruppe.

Bilden är på stjärnbilden Svanen där ovanstående solsystem finns.

Flera intressanta planeter så kallade superjordar har nyligen hittats i Fiskarnas stjärnbild.

Fram till 1 mars 2018 har 3 741 planeter bekräftats i 2 794 solsystem varav 622 solsystem vilka har mer än en planet. Det flesta upptäckter är gjorda av rymdteleskopet Kepler vilket har upptäckt ungefär 3500 planeter st.

Nyligen har ett team av astronomer upptäckt tre superjordar kretsande kring en stjärna med namnet GJ 9827 belägen  100 ljusår från jorden i riktning mot Fiskarnas stjärnbild.

Dessa planeter har korta omloppstider de tre planeternas är följande om man räknar från GJ9827b-d  1.2, 3.6 och 6,2 dagar vilket de har på grund av sin närhet till sin sol och detta gör dem  ganska varma. Kort sagt, uppskattas temperaturen vara följande på dessa tre superjordars yttemperatur i följande ordning  GJ9827b-d, 899C, 538 C och 407 C.

I jämförelse kan nämnas Venus den varmaste planeten i vårt solsystem vilken har en yttemperaturer på 462 C, tillräckligt för att smälta bly, har GJ9827b en temperatur lagom för att smälta brons.

En fråga man kan ställa sig är varför dessa ovannämnda planeter kallas superjordar då de knappast är livsmiljöer som vi känner det som på Jorden. Men så är det, varför förstår inte jag heller. Inte är de beboeliga eller livsvänliga.

Bild är på Fiskarnas stjärnbild.